DE4341858C2 - Unterirdischer Energiespeicher für Wärme- bzw. Kälteenergie sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Energiespeichers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines unterirdischen Energiespeichers für Wärme- oder Kälteenergie, bei dem ein durch eine wärmeisolierende Hülle zumindest teilweise eingeschlossenes Volumen eines aus Erdreich bestehenden Erdkörpers als Energiespeicher verwendet wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Energiespeicher für Wärme- oder Kälteenergie, der unterhalb der Erdoberfläche liegt, mit einem definierten Erdkörper, der zumindest teilweise von einer wärmeisolierenden Hülle umschlossen ist und einer Energietransportvorrichtung, wie z. B. einem Wärmetauscher, die im definierten wärmeisolierten Erdkörper angeordnet ist.

Ein derartiges Verfahren und ein derartiger Energiespeicher sind aus der US-PS 4,010,731 bekannt. Dort wird nach Aushub einer zylindrischen Grube ein Tank eingesetzt und die Grube wird anschließend mit Kies bzw. Steinen aufgefüllt. Über Zu- und Ablaufrohre wird Wärmeenergie mit Wasser als Wärmeträger in die Grube eingebracht und die Wärmeenergie wird über einen zentral angeordneten Wärmetauscher wieder entnommen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß zunächst eine Grube ausgehoben werden muß und somit erhebliche Erdbewegungsarbeiten erforderlich sind.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines unterirdischen Energiespeichers sowie ein unterirdischer Energiespeicher sind aus der DE 28 12 827A1 bekannt. Dieser Wärmespeicher für die Speicherung von Wärme zur Beheizung eines Bauwerks beinhaltet einen relativ flachen, ovalen gestreckten Wärmespeicher im Erdreich. Als Wärmespeicher dienen in das Erdreich eingebrachte feste Stoffe, wie Steine, Schlacke oder Schrott, wobei der Wärmespeicher von einem Graben umgeben ist, der zur Wärmeisolierung mit leichter Schlacke angefüllt ist. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß ebenfalls aufwendige Erdarbeiten erforderlich sind, um den Wärmespeicher herzustellen.

Aus der DE 27 31 178 A1 ist ein Erdwärmespeicher bekannt, der eine flache, langgestreckte, rechteckige Form aufweist, wobei eine Kunststoffolie zur Bildung einer Hülle um einen definierten Erdkörper verwendet wird. Das Vorsehen der Kunststoffolienhülle um den Wärmespeicher-Erdkörper erfordert ebenfalls aufwendige und umfangreiche Erdbewegungsmaßnahmen.

Ein weiterer Wärmespeicher ist aus der DE 27 21 173 A1 bekannt. Zur Bildung dieses Wärmespeichers muß zunächst eine Grube im Erdreich ausgehoben werden und dann die Wandung der Grube mit einer Folie, die auch eine Wärmeisolierschicht aufweisen kann, ausgekleidet werden. Die so ausgekleidete Grube wird dann mit anorganischem Granulat, wie z. B. Kieselsteinen, als Speichermedium aufgefüllt. Auch dieser Wärmespeicher erfordert umfangreiche Erdarbeiten bei seiner Herstellung.

Die DE 27 00 822 A1 offenbart ein Verfahren einer Vorrichtung zur verlustarmen Speicherung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher und zur verlustarmen Entnahme der gespeicherten Wärmeenergie. Nach Ausheben einer kugelförmigen Vertiefung im Erdreich wird ein spiralförmig ausgebildeter Rohrleitungswickel in die Vertiefung eingebracht und anschließend wird die Vertiefung mit als Wärmespeicher dienendem Erdreich verfüllt. Über die Ausgestaltung einer die kugelförmige Vertiefung umgebenden Isolierschicht ist in dieser Schrift nichts ausgesagt. Auch für diesen Wärmespeicher sind zur Erstellung erhebliche Erdarbeiten erforderlich.

Die DE-OS 26 05 953 A1 betrifft einen Wärmespeicher, bei dem Rohrschleifen, die auf einem Trägermaterial befestigt sind, in vertikale Erdgräben mit paralleler Anordnung eingebracht werden, wobei die Gesamtanordnung seitlich und im Abdeckungsbereich durch eine wärmeisolierende Schicht ergänzt wird. Als Wärmespeichermedium dient bei dieser Anordnung Erdreich. Auch für diesen Wärmespeicher sind umfangreiche Erdarbeiten erforderlich.

Energiespeicher der eingangs genannten Art dienen zur Speicherung von Wärme- oder Kälteenergie. Die gespeicherte Energie wird vorrangig zur Beheizung, zur Klimatisierung und zur Warmwasseraufbereitung von Gebäuden oder auch ganzer Gebäudekomplexe verwendet. Um einen Energiespeicher für die genannten Zwecke wirtschaftlich einzusetzen, werden hohe Anforderungen an die Wärmeisolierung gestellt und es ist, je nach Verwendungszweck, ein relativ großes Volumen des Energiespeichers notwendig. So sollte in einem Energiespeicher die z. B. im Sommer über Sonnenkollektoren erzeugte Wärmeenergie über mehrere Monate ohne größere Verluste gespeichert werden können, damit die gespeicherte Wärmemenge im Winter für den gewünschten Verwendungszweck in ausreichender menge aus dem Speicher entnehmbar ist.

Bei einem bekannten Verfahren wird Wasser in Hohlräume gefüllt, die in Festgestein mittels bergmännischen Verfahren hergestellt sind. Das Wasser wird dann erwärmt und als Energiespeicher verwendet. Nachteilig sind hier jedoch zum einen die hohen Herstellungskosten für die bergmännisch erstellten Hohlräume und zum anderen das statisch bedingt begrenzte Speichervolumen aufgrund der natürlichen Gegebenheiten. Des weiteren treten durch die fehlende Wärmedämmung der einzelnen Hohlräume große Energieverluste auf, die zu einer starken Reduzierung des Wirkungsgrads dieses bekannten Energiespeichers führen.

Es ist außerdem bereits bekannt, über Bohrungen in Felsgestein und darin eingebrachten Rohrsonden Wärmeenergie in das Felsgestein einzubringen und im Felsgestein zu speichern. Jedoch ist auch dieser Energiespeicher durch die geringe Wärmekapazität des Felsgesteins und die fehlende Wärmedämmung nicht sehr effektiv und nur sehr unwirtschaftlich zu betreiben.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines unterirdischen Energiespeichers ist bekannt, bei dem durch Abtäufung von Brunnen in Grundwasserhorizonte Wärmeenergie in den über die wasserstauende Schicht liegenden Bodenbereich eingebracht wird. Wiederum ist durch das Fehlen einer Wärmedämmung und die Möglichkeit des unkontrollierten Abdriftens von erwärmtem Grundwasser ein hoher Energieverlust vorhanden. Zudem ist für dieses Verfahren eine besonders sorgfältige geologische Erkundung notwendig, die wiederum sehr teuer ist.

Schließlich ist es noch bekannt, einen unterirdischen Energiespeicher herzustellen, indem ein Betonbecken gefertigt und mit Wasser gefüllt wird. Das Wasser wird wiederum erwärmt und, wenn benötigt, dessen Wärmeenergie abgeführt. Die Baukosten eines derartigen Energiespeichers sind sehr hoch und weisen auch nur eine geringe Wärmedämmung auf. Außerdem muß hier der gesamte Erdaushub von der Oberfläche aus erfolgen, was die Baukosten beträchtlich erhöht. Des weiteren ist die Baugröße begrenzt.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß bei den bisher bekannten unterirdischen Energiespeicher entweder nur nicht wärmeisolierte, künstliche Hohlräume genutzt werden oder ein unkontrolliertes Abdriften der gespeicherten Energie hinzunehmen ist. Hierdurch ist nur eine ineffiziente und teure Energiespeicherung für geringe Energiemengen möglich.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht mithin darin, einen unterirdischen Energiespeicher für Wärme- oder Kälteenergie zu schaffen, der kostengünstig und über eine längere Zeitdauer hinweg effizient Wärme- oder Kälteenergie speichern kann und der einfach und relativ kostengünstig herstellbar ist. Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende technisches Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Energiespeichers anzugeben, das einfach und relativ preisgünstig durchführbar ist.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß durch Einbringen mindestens eines Dichtstoffs mit wärmedämmenden Eigenschaften in Lockergestein die wärmeisolierende Hülle geschaffen wird.

Die den Energiespeicher betreffende Lösung der technischen Aufgabe, wird dadurch geschaffen, daß die Hülle aus einem Gemisch von Lockergestein und in das Lockergestein eingebrachten Dichtstoff besteht.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden umfangreiche Erdarbeiten zur Ausbildung des Energiespeichers vermieden, da die Ausbildung einer geschlossenen Hülle, welche aus Dichtstoff und Lockergestein besteht, durch Eindringen des Dichtstoffs in das Lockergestein erfolgt. Das Vorsehen einer wärmedämmenden Hülle für einen Wärmespeicher aus einem Gemisch aus Lockergestein und in das Lockergestein eingebrachten Dichtstoff schafft einen kostengünstig und ohne aufwendige Erdarbeiten herstellbaren Energiespeicher.

Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, zur Schaffung eines wirtschaftlich zu betreibenden und effizienten unterirdischen Energiespeichers einen definierten Erdkörper mit nach den jeweiligen Erfordernissen anpaßbarem Volumen wärmeisoliert einzuhüllen, ohne daß aufwendige bergmännische Verfahren und große, teure Erdarbeiten nötig sind. In dem nun erfindungsgemäß in Lockergestein Dichtstoff bzw. unterschiedliche Dichtstoffe eingebracht werden und die Dichtstoffe zusammenwirkend mit dem Lockergestein und Zusatzstoffen eine wärmeisolierende, flüssigkeitsdichte und sogar plastisch verformbare Hülle bilden, kann nun ein Abdriften der in das Lockergestein eingebrachten Energie unterbunden und somit als Energiespeicher sehr effektiv und wirtschaftlich betrieben werden. Zwar ist auf dem entfernteren Gebiet der Altlastensicherung ein Verfahren bekannt, bei dem Dichtstoff mittels eines verkaufsgesteuerten Bohrverfahrens in Bodenschichten unterhalb einer Altlast eingebracht wird und hierdurch eine flüssigkeitsdichte Schicht gebildet wird. Diese Schicht dient nur zur Verhinderung von Aussickern von schadstoffhaltigem Sickerwasser aus der Altlast. Nunmehr jedoch ist es erstmals möglich, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine wärmedämmende Hülle in Lockergestein, wie sandige Böden, Kiesböden oder dergleichen, aufzubauen, die ein wirtschaftliches Betreiben eines Energiespeichers in Form eines wärmeisolierten Erdkörpers ermöglicht. Hierzu werden nun erstmals wärmedämmende Dichtstoffe in Lockergestein eingebracht.

Sehr vorteilhaft ist es, daß bei dem erfindungsgemäßen Energiespeicher und dessen Herstellung keine oberirdische Aufstellfläche benötigt wird, und somit eine Anordnung auch unterhalb einer Wohnsiedlung integriert werden kann.

Es ist besonders vorteilhaft, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine mehrwandige Hülle mit ein oder mehreren Hüllenzwischenräumen herstellbar ist, wodurch eine besonders gute und effektive Wärmeisolierung des zur Energiespeicherung dienenden, eingeschlossenen Erdkörpers ausbildbar ist.

Zur weiteren Steigerung der Wärmeisolierungseigenschaft einer mehrwandigen Hülle ist es besonders günstig, zusätzlich Warmluft in die durch die sich jeweils einander umschließenden Hüllen gebildeten Hüllenzwischenräume einzubringen und das in diesen Zwischenräumen vorhandene Lockergestein einem Trocknungsprozeß zu unterwerfen. Anschließend wird in diese Hüllenzwischenräume ein trockenes Gas wie Luft oder ein anderes geeignetes Gas mit günstiger Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel der eines Edelgases, eingeführt. Vorteilhafterweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nunmehr möglich, den Dichtstoff den jeweiligen Bodenverhältnissen anzupassen. Besonders geeignet ist ein Stoffgemisch, das aus Bestandteilen besteht, die günstige Wärmeisolierungseigenschaften, zusammen mit dem Lockergestein flüssigkeitsdicht und eventuell sogar gasdicht sind. Eine Stoffmischung, bestehend aus einer Montanwachsemulsion, Zusatzstoffen wie Filterasche, granulierte Schlacke oder Kieselgur und Additive wie Ölsäure oder Lecithin ist besonders geeignet. Durch diese Stoffmischung wird eine hervorragende Wärmedämmung erreicht. Außerdem ist eine derartige Stoffmischung sehr gut mittels bekannter Injektionsverfahren in das Lockergestein injizierbar. Des weiteren ist sie flüssigkeitsdicht und plastisch verformbar. Somit können auch leichte Erdbewegungen und thermisch bedingte Volumenänderungen auf die gebildete Hülle keinen schädigenden Einfluß, wie Rißbildung, haben. Außerdem ist ein derartiges Stoffgemisch absolut umweltverträglich.

Vorteilhafterweise wird zum Injizieren der Dichtstoffe in das Lockergestein ein vollkommen verlaufsgesteuertes Bohrverfahren verwendet, wodurch eine optimale Anpassung an die Bodenbeschaffenheit ermöglicht ist. Auch das für den jeweiligen Bedarf notwendige Volumen des Energiespeichers ist hierdurch in bisher mit den bekannten Verfahren nicht ausführbare Größenordnungen von bis zu mehreren hundert Metern Durchmesser herstellbar. Mit dem verlaufsgesteuerten Bohrverfahren ist es außerdem möglich, von einem Standort von der Oberfläche aus mehrere Bohrungen voranzutreiben. Hierdurch ist eine sehr kostengünstige Herstellung der wärmeisolierenden Hülle möglich.

Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nun erstmals möglich, in Verbindung mit natürlichen Flüssigkeitssperrschichten, wie zum Beispiel Lehmschichten, eine dichte, wärmeisolierende Hülle aufzubauen. Hierzu kann es zum einen vorteilhaft sein, mit bekannten senkrechten Bohrverfahren Bohrungen in das Lockergestein voranzutreiben und von diesen Bohrungen aus Dichtstoff zu injizieren. Dabei wird durch eine größere Anzahl von nebeneinanderliegenden Bohrungen und davon ausgehenden, mit Dichtstoff injizierten Bodenbereichen eine dichte, wärmeisolierende und auch plastisch verformbare Hülle hergestellt. Die Hülle begrenzt zusammen mit den natürlichen Flüssigkeitssperrschichten einen definierten Erdkörper, der als Energiespeicher benutzbar ist.

Zur weiteren Steigerung der Wärmekapazität des definierten Erdkörpers und somit zur besseren Ausnutzung des wärmeisolierten, umhüllten Volumens ist es besonders vorteilhaft, im Lockergestein das vorhandene freie Lücken- und Porenvolumen mit einer Flüssigkeit zu füllen. Besonders geeignet sind hierfür Wasser oder andere Flüssigkeiten mit einer spezifischen Wärmekapazität größer gleich der Wärmekapazität von Wasser, die 4,186 kJ/(kg K) beträgt.

Zur Erhöhung der Straßenverkehrssicherheit sowie der Zuverlässigkeit von technischen Einrichtungen im Eisenbahnnetz, wie zum Beispiel Weichen oder ganzen Weichenanlagen, zum Beispiel im Bereich eines Güterbahnhofes, hat sich herausgestellt, daß die Verwendung eines erfindungsgemäßen Energiespeichers zur Beheizung der genannten Einrichtungen besonders geeignet ist. Denn der Kostenaufwand ist sehr gering und erhöht die Straßenverkehrssicherheit durch eisfreie Straßen im Winter und die technische Zuverlässigkeit der Weicheneinrichtungen durch die Abgabe der gespeicherten Wärmeenergie eines darunterliegenden erfindungsgemäßen Energiespeichers beträchtlich.

Im folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung drei Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Energiespeicher mit einer vollkommen aus injizierten Dichtstoffen hergestellten Hülle in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichers in schematischer Darstellung, bei dem zur Bildung der Hülle eine natürliche Wassersperrschicht mitbenutzt wird, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Energiespeichers mit Doppelhülle.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen in Lockergestein erstellten Energiespeichers dargestellt. In einem gewissen Abstand unterhalb der Erdoberfläche 5 liegt ein im wesentlichen sich horizontal erstreckender oberer Hüllenabschnitt 1, der aus einem Gemisch von injiziertem Dichtstoff und Lockergestein besteht. Unterhalb dieses oberen Hüllenabschnitts 1 schließt sich ein unterer Hüllenabschnitt 2 an, der ebenfalls aus einem Gemisch von injiziertem Dichtstoff und Lockergestein besteht. Der untere und obere Hüllenabschnitt 1, 2 berühren bzw. schneiden sich derart, daß durch den oberen Hüllenabschnitt 1 und den unteren Hüllenabschnitt 2 ein definierter Erdkörper 6 aus Lockergestein vollständig wärmeisoliert umhüllt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der untere Hüllenabschnitt 2 wannenförmig ausgebildet.

Von der Erdoberfläche 5 aus erstreckt sich eine Energietransportvorrichtung 7 durch den oberen Hüllenabschnitt 1 hindurch bis in den definierten Erdkörper 6 hinein. Die Energietransportvorrichtung 7 ist mit einem Anschluß 8 versehen.

Der durch den oberen Hüllenabschnitt 1 und den unteren Hüllenabschnitt 2 wärmeisoliert umschlossene Erdkörper 6 aus Lockergestein ist bis zu dem Pegelstand 3 mit Wasser aufgefüllt. Das Wasser füllt hierbei die freien Lücken- und Porenräume im Lockergestein aus. Als zusätzliche Isolierung des Erdkörpers 6 dient die über dem oberen Hüllenabschnitt 1 liegende natürliche Bodenschicht 4.

Zum Betreiben des Energiespeichers wird, wie durch den Pfeil am Anschluß 8 gezeigt, ein eigenes Energieübertragungsmittel, wie z. B. Wasser, in die Energietransportvorrichtung 7 eingeführt. Dieses eingeführte Wasser weist eine höhere Temperatur als der Erdkörper 6 auf und gibt seine mitgeführte Wärmeenergie durch Wärmeübertragung an den Erdkörper 6 sowie an die darin eingelagerte Flüssigkeit 3 ab. Hierdurch erwärmt sich der Erdkörper 6 und die Flüssigkeit 3. Da der obere und untere Hüllenabschnitt 1, 2 aus einem Gemisch von speziellem Dichtstoff und Lockergestein bestehen, das zusammen sehr gut wärmeisolierend und flüssigkeitsdicht ist, kann die eingebrachte Wärmemenge im Erdkörper 6 über eine längere Zeitdauer, d. h. über Monate hinweg, ohne größere Verluste gespeichert werden.

Die zum Beispiel im Sommer über Sonnenkollektoren erzeugte Wärmeenergie, die über die Energietransportvorrichtung 7 in den Energiespeicher einbringbar ist und zur Erwärmung des definierten Erdkörpers 6 und der darin befindlichen Flüssigkeit 3 führt, kann dann im Winter zur Beheizung eines Gebäudes, eines Gebäudekomplexes oder dergleichen dienen. Hierzu wird über die Energietransportvorrichtung 7 die im Erdkörper 6 und in der Flüssigkeit 3 gespeicherte Wärmeenergie nach außen zur Erdoberfläche geführt und in ein bestehendes Heizungssystem eingespeist.

Zum Ein- und Austransport der Wärmeenergie ist die Energietransportvorrichtung 7 zum Beispiel als Wärmetauscher ausgebildet. Zum Eintransport der Wärmeenergie wird über den Anschluß 8 eine erhitzte Flüssigkeit in die Energietransportvorrichtung 7 eingebracht und zirkuliert dort, so daß durch Wärmeübertragung die Wärmeenergie an den Erdkörper 6 und die eventuell darin eingelagerte Flüssigkeit 3 übertragen wird. Beim Austransport der im Erdkörper 6 gespeicherten Wärmeenergie wird wiederum Flüssigkeit in die Energietransportvorrichtung 7 eingebracht und durch den vorhandenen Temperaturunterschied erwärmt und diese erwärmte Flüssigkeit nach außen über den Anschluß 8 je nach Bedarf weitergeführt.

Zur Erstellung eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Anzahl von Bohrungen von der Erdoberfläche 5 aus mit einem vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrverfahren in die gewünschte Tiefe bzw. die Lockergesteinsschichten vorangetrieben. Schon beim Vorantreiben bzw. später beim Zurückziehen des verlaufsgesteuerten Bohrkopfes wird ein spezieller Dichtstoff in die umliegenden Bodenbereiche injiziert, wodurch eine wärmeisolierende, flüssigkeitsblockierende sowie auch plastisch verformbare Hülle 1, 2 entsteht. Das heißt, die Hülle 1, 2 wird durch den Verlauf der Anzahl von Bohrungen, die mit dem verlaufsgesteuerten Bohrverfahren an die geologischen Gegebenheiten angepaßt werden können, und von diesen Bohrungen ausgehenden Injektionen gebildet. Die von benachbarten Bohrungen ausgeführten Injektionen, von Dichtstoff überlappen und/oder schneiden sich, so daß die dichte, wärmeisolierende Hülle 1, 2 entsteht.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichers gezeigt, bei der im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine natürliche wasserundurchlässige Sperrschicht 10 zur Bildung eines Energiespeichers mitbenutzt wird. Unterhalb dieser natürlichen Sperrschicht 10 sind untere Hüllenabschnitte 2 angeordnet, welche die Sperrschicht 10 berühren bzw. schneiden. Insgesamt wird somit durch die Sperrschicht 10 und die unteren Hüllenabschnitte 2 ein aus Lockergestein 6 bestehender Erdkörper vollständig umhüllt. Ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist wiederum das im Lockergestein des definierten Erdkörpers 6 vorhandene freie Lücken- und Porenvolumen mit einer Flüssigkeit, hier Wasser, bis zum Pegel 3 aufgefüllt. Die weiteren Elemente des Energiespeichers entsprechen dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Des weiteren ist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ersichtlich, daß sich der erfindungsgemäße Energiespeicher bis unterhalb des natürlichen Grundwasserspiegels 11 erstreckt. Da die Hüllenabschnitte 2 aus wärmeisolierenden, flüssigkeitsdichtem Dichtstoffgemenge mit Lockergestein bestehen, kann das Grundwasser nicht in den definierten Erkörper 6 eindringen.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichers ist als Querschnitt in schematischer Darstellung in Fig. 3 gezeigt. Grundsätzlich entspricht dieses dritte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 1 gezeigt, jedoch ist die Hülle 20, 21, die den definierten Erdkörper 6 einschließt, mehrwandig ausgeführt. Das heißt, eine innere Hülle 20 umschließt den Erdkörper 6 aus Lockergestein vollständig. Mit einem gewissen Abstand zur inneren Hülle 20 ist eine weitere äußere Hülle 21 angeordnet, die die innere Hülle 20 vollständig umschließt. Hierdurch wird ein Hüllenzwischenraum 22 geschaffen. Wiederum bestehen die innere und äußere Hülle 20, 21 wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel aus einem Gemisch von injiziertem Dichtstoff und Lockergestein, wodurch die gesamte Hülle 20, 21 flüssigkeitsdicht, wärmeisolierend und plastisch verformbar ist.

Zur Steigerung der Wärmeisolierung des eingeschlossenen Erdkörpers 6 ist der Hüllenzwischenraum 22 trockengelegt und mit einem geeigneten Gas, wie z. B. Luft oder einem Edelgas, gefüllt.

Zur Erstellung der inneren und äußeren Hüllen 20, 21 findet wiederum ein vollkommen verlaufsgesteuertes Bohrverfahren Anwendung.

Dieses vollkommen verlaufsgesteuerte Bohrverfahren wird auch zum Trockenlegen des durch die innere und äußere Hülle 20, 21 gebildeten Hüllenzwischenraums 22 verwendet. Hierzu wird eine Bohrung in den Hüllenzwischenraum 22 mit dem vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrverfahren vorangetrieben und Warmluft durch den Bohrkopf hindurch oder durch eine nachträglich eingezogene Leitung eingeleitet. Somit wird der Hüllenzwischenraum 22 einem Trocknungsprozeß unterworfen. Dann wird zur besseren Ausbildung der Wärmeisolierung der Hülle 20, 21 ein Gas, wie Luft oder Edelgas oder dergleichen, mit günstigen Wärmeisolierungseigenschaften in den Hüllenzwischenraum 22 eingeleitet. Das Gas kann dabei wiederum durch die mittels des vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens erstellten Bohrung in den Hüllenzwischenraum 22 eingebracht werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines unterirdischen Energiespeichers für Wärme- oder Kälteenergie, bei dem ein durch eine wärmeisolierende Hülle (1, 2) zumindest teilweise eingeschlossenes Volumen eines aus Erdreich bestehenden Erdkörpers (6) als Energiespeicher verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einbringen mindestens eines Dichtstoffs mit wärmedämmenden Eigenschaften in Lockergestein die wärmeisolierende Hülle (1, 2) geschaffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder mehreren weiteren Verfahrensschritten wiederum Dichtstoff derart in das Lockergestein eingebracht wird, so daß die bereits geschaffene, wärmeisolierende Hülle (1, 2) des definierten Erdkörpers (6) mehrwandig ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den jeweiligen durch die einzelnen, wärmeisolierenden Hüllen (20, 21) gebildeten Hüllenzwischenraum (22) Warmluft eingeführt wird, durch den das im jeweiligen Hüllenzwischenraum (22) befindliche Lockergestein einem Trocknungsprozeß unterworfen wird und anschließend der jeweilige Hüllenzwischenraum (20, 21) mit einem trockenen Gas gefüllt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Gas Luft oder ein anderes geeignetes Gas mit guten Wärmeisolierungseigenschaften, wie z. B. Argon, ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtstoff eine Stoffmischung, bestehend aus einer Montanwachsemulsion, Zusatzstoffen wie Filterasche, granulierte Schlacke oder Kieselgur und Additive wie Ölsäure oder Lecithin, verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Lockergestein des definierten, wärmeisolierten Erdkörpers (6) vorhandene freie Lücken- und Porenvolumen mit einer Flüssigkeit (3) gefüllt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (3) eine spezifische Wärmekapazität größer gleich 4,186 kj/(kgK) aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Bohrungen von der Erdoberfläche (5) aus in das Lockergestein vorangetrieben werden und von diesen Bohrungen aus der Dichtstoff in die umliegenden Boden- bzw. Lockergesteinbereiche injiziert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbringen des Dichtstoffs in das Lockergestein, zum Einführen von Warmluft und zum Einbringen eines Gases in den Hüllenzwischenraum (22) ein vollkommen verlaufsgesteuertes Bohrverfahren verwendet wird.

10. Energiespeicher für Wärme- oder Kälteenergie, der unterhalb der Erdoberfläche liegt, mit

• 1. - einem definierten Erdkörper (6), der zumindest teilweise von einer wärmeisolierenden Hülle (1, 2) umschlossen ist und
• 2. - einer Energietransportvorrichtung (7), wie z. B. einem Wärmetauscher, die im definierten wärmeisolierten Erdkörper (6) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (1, 2) aus einem Gemisch von Lockergestein und in das Lockergestein eingebrachtem Dichtstoff besteht.

11. Energiespeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierende Hülle (10, 21) mehrwandig ausgebildet ist.

12. Energiespeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das im Lockergestein des definierten, wärmeisolierten Erdkörpers (6) vorhandene freie Lücken- und Porenvolumen mit einer Flüssigkeit (3) gefüllt ist.

13. Energiespeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine spezifische Wärmekapazität größer gleich 4,186 kj/(kgK) aufweist.

14. Energiespeicher nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte Erdkörper (6) zum einen durch die Hülle (2), die durch Dichtstoff und Lockergestein gebildet ist, und zum anderen durch natürliche Grundwassersperrschichten (10), wie z. B. Lehmschichten, wärmeisolierend umschlossen ist.

15. Verwendung eines Verfahrens zur nachträglichen Abdichtung von Bodenkörpern, bei dem mittels eines verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens Dichtmittel unter den Bodenkörper in den Boden injiziert wird, zur Herstellung eines Energiespeichers mit einer wärmeisolierenden Hülle (1, 2) in Lockergestein unter Verwendung von Dichtstoffen mit wärmeisolierenden Eigenschaften.

16. Verwendung eines Energiespeichers nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14 bzw. eines Energiespeichers, der nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist, zur Beheizung von Verkehrseinrichtungen wie Straßen, Schienenweichen oder dergleichen.